SAPO-37沸石的水热合成研究

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SAPO-37沸石具有与Y沸石相同的FAU晶体结构,但酸性比Y沸石温和,其在环己酮肟贝克曼重排生产己内酰胺的反应中表现出优异的催化性能,潜在用途多。但是,迄今为止文献中有关SAPO-37沸石的各方面报道都很少。本文以Lok等人报道的SAPO-37沸石水热合成方法为基础,重点开展了SAPO-37沸石的常规水热法合成研究和干胶水热法合成研究,主要研究内容和结果如下:首先,用含有四丙基氢氧化铵(TPAOH)和四甲基氢氧化铵(TMAOH)双模板剂的水凝胶开展了SAPO-37沸石的常规水热合成研究,考察了晶化温度、TPAOH溶液浓度、硅磷比(Si/P)和晶化时间的影响。结果表明,晶化温度是磷铝硅水凝胶合成SAPO-37沸石的关键影响因素。在低于200℃的晶化温度下,用磷铝硅水凝胶难以合成出纯相SAPO-37沸石。在晶化温度为200℃时,磷铝硅水凝胶合成SAPO-37沸石则存在晶化诱导期长和晶化速率低等问题。通过改变硅磷比(Si/P)和晶化时间等因素都未能使固体产物收率和SAPO-37沸石相对结晶度超过20 wt.%。然后,在总投料比和晶化温度(200℃)相同的前提下,将磷铝硅水凝胶通过干燥脱水制成干胶,开展了干胶水热法合成SAPO-37沸石的探索研究。结果表明,将磷铝硅水凝胶通过干燥脱水制成干胶,有利于SAPO-37沸石的水热合成,主要表现在干胶的水热晶化过程没有诱导期,晶化速度较快,固体产物中SAPO-37沸石相对结晶度较高。而且,同常规水热法相比,干胶水热法合成的SAPO-37沸石样品总酸量较高,比表面积较大((29)800 m~2/g,常规水热法样品(27)600 m~2/g)。对于干胶水热合成法而言,晶化温度同样很重要。但干胶水热合成法允许在低于200℃的温度下(如180℃)合成结晶良好的SAPO-37沸石样品。另外,模板剂在干胶和晶化液中的分配比例对于干胶水热法合成SAPO-37沸石也有较大影响。将模板剂全部包含于干胶中或全部包含于晶化液中均不利于合成。本文在干胶中分别含有20%、50%和75%模板剂的情况下都合成出了单纯的SAPO-37沸石。最后,本文研究了晶种对于干胶水热法合成SAPO-37沸石(晶化温度200℃)的影响。结果表明,不管是将SAPO-37沸石晶种全部加入干胶中,还是全部加入晶化液中,都能十分显著地加快干胶的晶化速率。干胶晶化24 h时固体产物的SAPO-37相对结晶度可达100%,晶化96 h时SAPO-37相对结晶度可达129%。晶种的加入还能够显著降低沸石晶粒度(可至200-500 nm)和提高沸石比表面积(可达~900 m~2/g)。不过,在现有水热体系中,即使改用干胶水热合成法和采用晶种技术,也不能显著提高固体产物的收率。
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